JPH0284312A - 型締装置、射出成形機および射出成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、射出応力によって生じるひずみに比例した
応力を型締力とした型締装置、射出成形機および射出成
形方法に関する。

〔従来の技術〕

射出成形機は、一対のダイ（金型、型ともいう）を備え
た金型ユニットと、供給された金属、樹脂のような材料
を溶融してダイのキャビティ内に射出する射出装器と、
ダイに所定の型締力を与える型締装置とを具備し、これ
らの３部材を一体的に組合せて射出成形機が構成されて
いる。

溶融された材料（溶融材料）は、射出装置の射出ピスト
ンの前進によってキャビティ内に射出される。射出成形
加工での成形品の高品質化が要求されるにつれて、成形
品の単位投影面積当り必要な射出圧力を大きくすること
が望まれている。そして、射出応力の増大化に伴って、
射出圧力に抗して（正確にいえば、射出圧力に比例した
、キャビティ内の溶融材料の圧力に抗して）、ダイを密
着、型締する型締力を大きくすることも望まれている。

射出圧力は、一般に、５００〜５０００Ｋｇ／平方Ｃ鳳
に設定される。しかし、キャビティ内の溶−融材料の圧
力は、溶融材料の粘度、ノズルより先の波路の抵抗によ
って、３０〜７０％に低下し、２５０〜２０００Ｋｇ／
平方Ｃ層となる（粘度の大きな溶融材料や。

流動系路が長いダイでは、圧力低下が大きいため大きな
射出圧力が設定される）、そして、型締力は、成形品の
単位投影面積当り、少なくとも　２５０〜２０００Ｋｇ
／平方ｃｍが必要となる。そのため、たとえば、投影面
積が僅か５平方ｃｍの成形品についても、要求される品
質や使用する材料によっては１０トンもの型締力が必要
される。

射出成形機による射出成形加工（成形サイクル）は、以
下のような型閉工程、型締工程、射出工程、型開工程、
エジェクト工程を経て行なわれるまず、可動グイを固定
グイに押圧、密着してダイ（可動ダイ、固定ダイ）を閉
じるように、可動ダイプレートが固定グイプレートの方
向に移動される（型閉工程）、そして、キャビティ内に
射出される溶融材料の射出圧力によってダイか開くのを
妨げる型締力が、ダイに加えられる（型締工程）、それ
から、射出装置の射出ピストンを移動させ、キャビティ
内に溶融材料が射出される（射出工程）、射出後、型締
力を除き、固定ダイプレートから可動グイプレートを離
反して、ダイを開き（型開工程）、その後、キャビティ
から成形品が突出される（エジェクト工程）。

このように公知の射出成形方法では、型締力をダイ（可
動グイ、固定ダイ）に加えた後、キャビティ内に溶融材
料が射出されている。ところで、公知の型締装置として
、直圧式、トグル式、ダイレクトロック式の型締装置が
広く知られている。

これらの型締装置において、油圧シリンダに加圧油を供
給してピストンを移動させ、ピストンに連結した可動グ
イプレートに押力を加えて型締力を発生させる構成は、
共通している。この構成によれば、型締力は、油圧シリ
ンダの径（直径）に比例するため、油圧シリンダの径を
適当に設定することによって、所望の型締力が任意に得
られる、従って、射出時、可動グイが固定ダイに大きな
型締力のもとで押圧され、可動グイ、固定ダイ間の隙間
からの溶融材料の漏出が、確実に防止される。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、このような構成の型締装着では、生じる型締力
が、油圧シリンダの断面積に比例し、所望の型締力を得
るために、油圧シリンダが必然的に大径化する。そのた
め、型締装置の小型化が難しく、射出成形機の小型化の
障害となっている。

加圧油を利用してピストンを移動させる油圧駆動式の型
締装置に加えて、モータ駆動式の型締装置も提供されて
いる。モータ駆動式の型締装置では、ピストンの外周に
ポールネジを形成し、サーボモータの駆動力をポールネ
ジに伝達してピストンを移動している。そのため、ピス
トンが迅速に移動でき、型閉、型開等の所要時間が短縮
されるしかし、このモータ駆動式の型締装置においても
、所望の型締力を得るために、ピストンの直径を大きく
してピストンの剛性を高める必要があるとともに、比較
的大きなサーボモータが使用される。従って、型締装置
がさほど小型化できず、射出成形機の小型化にそれほど
貢献しない。

この発明は、小型化の可能な型締装置・、射出成形機お
よび射出成形方法の提供を目的としている〔課題を解決
するための手段〕 この発明では、溶融材料が射出されると、タイバーが溶
融材料の射出応力によってひずみことに着目し、このひ
ずみによって生じる応力を型締力として転用している。

また、固定グイ、可動グイ間に僅かな隙間が生じても、
溶融材料が、この隙間から漏出しないことに留意してい
る。

そして、上記目的を達成するために、この発明の型締装
置によれば、型締装置は、金型ユニット、射出装置から
分離された型締ボックスを備え、型締ボックスは、金型
ユニットの嵌合可能な固定寸法を型開き方向に有して形
成されている。

〔作用〕

このような型締装置によれば、射出工程中、固定グイ、
可動グイを開かせようとする射出応力は型締ボックスを
型開き方向にひずませ、ひずみに比例した応力が型締ボ
ックスに発生する。しかし、作用−反作用の原理から、
型締ボックスに生じた応力は、射出応力に抗した型締力
として作用し、独立した型締力の付加が省略される。

〔実施例〕

以下１図面を参照しながら、この発明の実施例について
詳細に説朋する。

第１図に示すように、射出成形機ｌＯは、一対のグイ１
２．１３を備えた金型ユニー７ト１４と、樹脂等の材料
を溶融してダイのキャビティ１５内に射出する射出装置
１８と、ダイに所定の型締力を与える型締装置１８とを
具備している。公知の構成では、金型ユニット、射出装
置、型締装置を一体的に組立ててゆ射出成形機が構成さ
れている。これに対してこの発明の射出成形機１０では
、型締装Ｎ１８は、金型ユニット１４、射出装［１６か
ら分離して設けられている。そして、金型ユニット１４
が、型閉後。

型搬送装置１９によって型締装置１８に移され、型締ボ
ックス内の金型ユニットに、射出装置１Ｂから溶融材料
が射出されるようになっている。

型締装Ｍ１８は、金型ユニット１４、射出装置１Ｂから
分離して形成された型締ボックス２０を備え、型締ボッ
クスは、金型ユニット１４の嵌合可能な固定寸法を型開
き方向に有して形成されている。つまり、型開き方向で
金型ユニット１４との間に、金型ユニットの挿通を許す
僅かな隙間、たとえば、０゜０１１腸程度の隙間を残す
ように、型締ボックス２０が形成される。第１図に加え
て第２図を見るとよくわかるように、実施例では、型締
ボックス２０は。

上下の端板２２，２３と、端板を相互に連結する４木の
連結ロッド２４とを有して形成されている。

：５３図かられかるように、型搬送装置１９は、下の端
板２３上を摺動するスライドテーブル２８を持ちスライ
ドテーブルにｖｉ載された金型ユニット１４は、スライ
ドテーブルの摺動によって、上下の端板２２，２３間で
型締ボックスに搬入出される。実施例では、２つの金型
ユニット１４が、スライドテブル２８の両端に積載され
、スライドテーブルの摺動によって、型締ボックスに交
互に移される２型システムに、型搬送装置１８が構成さ
れている。

スライドテーブル２８が型締ボックス２０の下の端板２
３上を摺動する上記の構成では、金型ユニー／　）１４
の高さとスライドテーブルの厚さとの和に０．０１■を
加えた距離だけ上下の端板２２，２３を離反して、型締
ボックス２０が形成される。

第３図からよくわかるように、ガイドバー３０がスライ
ドテーブル２８の左右端間に架設されているそして、ベ
ツド３２に固定したシリンダ、たとえば、油圧シリンダ
３４に加圧油を供給することによって、ガイドバー３０
、スライドテーブル２８が一体的に往復動じて、一対の
金型ユニット１４を型締ボックス２０に交互に搬入出し
ている。実施例において、型搬送装置１９は、スライド
テーブル方式に構成されているが、これに限定されず、
ロータリーテーブル、エンドレスチェーン等を利用して
型搬送装置を構成してもよい、また、金型ユニッ）１４
をスライドテーブル等によって型締ポー、クス２０に隣
接した位置迄搬送した後、油圧シリンダを利用して、金
型ユニー７トを下の端板２３上に押出すように、型搬送
装置１８を構成してもよい。

第２図に示すように、型、搬送方向にのびた油溝３Ｂを
下の端板２３に設ければ、端板２３上でのスライドテー
ブル２日の円滑な往復動が、確保できる。そのため、小
さな駆動力のもとで、スライドテーブル２８が往復動で
き、スライドテーブル駆動用の油圧シリンダ３４として
、小さな油圧シリンダが使用でき、型搬送装置１３が小
型化される。また、油溝３８の代りに、スライドテーブ
ル２８の摺接可能なロラや鋼球のような転動部材を端板
２３に配置してもよい、油溝３Ｂ、転動部材は、下の端
板２３だけでなく、上の端板２２にも設けるとよい。

第１図、第４図に示すように、射出装置１６は、ホッパ
ー３８に供給された樹脂等を加熱し、溶融して、ノズル
４０から射出する公知の基本構造を持ち金型ユニッ）１
４、型締装置１８から分離され、ベツド３２上を摺動回
部に形成されている。つまり、射出装置用ベース４２が
、ベツド３２上で型締ボックス２０に対向して設けられ
、ベツド上の一対の支柱４４とベースとの間に、一対の
ガイドバー４６が架設されている。ガイドバー４２に設
けた油圧シリンダ４８への加圧油の供給によって、射出
装置本体５０がガイドバーに沿ってベース４２上を往復
動するように構成されている。そして、射出装置本体５
０が前進すると、ノズル４０は型締ボックス２０内の金
型ユニッ）＋４に密着され、溶融材料が射出装置１６か
らダイのキャビティ１５内に射出される。

第４図、第５図かられかるように、一対の型開閉突出装
２！５２が、型搬送方向に沿って型締ポック２０の両サ
イドに設けられている。型開閉突出装置５２は、搬送さ
れた金型ユニー／　ト１４の可動側取付は板５４を挟持
し、油圧シリンダー５５への加圧油の供給によって、可
動グイプレート５６を持ち上げ、型（グイ１２　、１３
）を開き、エジェクトピン（図示しない）によって、キ
ャビティー１５から成形品５８をエジェクト（突出）さ
せる公知の構造をしている。

第５図は、型が開かれ、成形品５８がエジェクトされた
状態を示し、キャビティ１５からエジェクトされた成形
品は、ロボット等によって、適当な収納ボックス等に落
下、収納される。

上記構成の射出成形＠１０による射出成形加工（成形サ
イクル）について、以下に説明する。

たとえば、型締ボックス２０の外部に位置するスライド
テーブル２日の一端部に金型ユニット１４をのせ、型（
グイ１２．１３）を閉じた後、スライドテーブルをスラ
イドさせて、金型ユニットを型締ボックス内に搬入する
。型締ボックス２０は、金型ユニット１４との間に０．
０１■■程度の隙間を有して構成されているため、金型
ユニットは、金型ユニット内に支障なく移され、嵌合さ
れる。ここで、型締ボックス２０の下の端板２３に油溝
３Ｂを設けているため、金型ユニット１４を積載したス
ライドテーブル２８は、小さな駆動力のもとで円滑に摺
動される。

それから、射出装ご本体５０を前進させ、ノズル４０を
金型ユニット１４に密着させ、キャビティ１５内に溶融
材料を射出する。溶融材料の射出応力は、金型ユニッ）
１４のグイ１２．１３を離反させ、可動ダイ１２を隙間
（０，０１■■）相当分上昇させるとともに、端板２２
．２３を押圧し、型締ボックスの連結ロッド２４にひず
みを生じさせる。すると、ひずみに比例した応力が連結
ロッド２４に生じ１作用・反作用の原理によって、この
応力は、端板２２，２３を介して金型ユニット１４に、
射出応力に抗した反力、つまり、型締力として作用する
。ここで、連結ロッド２４に０．０２間層のひずみが生
じたと仮定すると、金型ユニッ）１４、型締ボックス２
０間に０．０１ｍｍの隙間が本来存在していたため、グ
イ１２．１３間に０．０３ｍｍの隙間が生じる。しかし
、０．０３■■程度の隙間は公知の大型成形機において
、射出工程時、生じる隙間であり、この程度の隙間がグ
イ間に生じても、隙間から溶融材料の漏れる虞れはなく
、なんら支障ない。

このように、この発明によれば、型締ボックス２０に嵌
合した金型ユニット１４に溶融材料を射出し、射出応力
によって型締ボックスにひずみを生じさせている。そし
て、ひずみに比例した応力を、射出応力に抗した反力と
して、型締ボックス２０から金型ユニット１４に伝達し
ている。そのため、この反力は、型締力として、金型ユ
ニット１４に作用し、型締力は、ひずみと、ひずみの生
じる部分の断面積とに比例する。たとえば、ひずみを０
．０２冒１４木の連結ロッド２４の長さを５００■■、
径を１５０■■とすれば、２００トン程度の型締力が容
易に得られる。そのため、公知の油圧駆動式、モータ駆
動式の型締装置と比較して格段に小さく、金型ユニット
１４とさほど大きさの違わない大きさの型締ボックス２
０を備えて、型締装置１Ｂが構成できる。従って、型締
装置１８が十分に小型化されて、据付は面積が減少し、
射出成形機１０の小型軽量化が可能となる。

スライドテーブル２８が摺動して、金型ユニット１４が
型締ボックス２０に搬入されると、型締ボックス内に位
置したスライドテーブルの他端部が、代りに、型締ボッ
クスから搬出される。そして、型締ボックス内の金型ユ
ニット１４への溶融材料の射出中に、別の金型ユニット
が、スライドテーブル２８の他端部に＠１！される。

溶融材料が型締ボックス内の金型ユニッ）１４に射出さ
れると、溶融材料の冷却を待つことなく、スライドテー
ブル２８が摺動され、射出後の金型ユニットは、型開閉
突出装置５２の直下に、別の金型ユニットは型締ブロッ
ク内に、それぞれ移される、そして、型締ブロック内の
射出ステーションに移された金型ユニットに、射出装Ｍ
ＬＢから溶融材料が直ちに射出される。他方、ｙ！１開
閉突出装Ｎ５２の直下の金型ユニットについては、溶融
材料の冷却を待って、型開閉突出装置５２によって、型
が開かれ、成型品５８がエジェクトされる。成形品５８
のエジェクト後、型が閉じられる。その後、スライドテ
ーブル２日が再度摺動され、射出後の金型ユニットの型
が開かれ、成型品５８がエジェクトされるとともに、型
締ボックス内に移された金型ユニットに、溶融材料が射
出され、このような一連の動作が反菫継続して繰り返さ
れる。なお、射出装置本体５０は射出完了後、スライド
テーブル２８のスライドを妨げない初期位置に戻される
。

このように、型締装置ｉ１８が金型ユニット１４、射出
装置ＩＢから分離して設けられた構成では、射出後のダ
イ１２．１３の冷却が、射出ステーションと別の位置で
行なえる。そのため、射出後、冷却を待つことなく、金
型ユニット１４が射出ステーションから直ちに除去され
、先行する金型ユニットの冷却中も、別の金型ユニー２
トを射出ステーションに送って射出工程が遂行できる。

従って、冷却待ちのタイムロスがなくなり、作業効率が
大幅に改善される。

たとえば、肉厚の成型品においては、成形サイクルの７
０％程度が、冷却タイムとされる。しかしこの発明によ
れば、たとえば、４つの金型ユニット１４をスライドテ
ーブル２８にｖＩ載し、各ステーションでの成形条件を
射出成形機ｌＯにプログラムした４型システムでは、冷
却のタイムロスを理論上皆無とすることが可能となる。

また、この発明では、金型ユニット１４の嵌合可使な固
定寸法を型開き方向に持つ型締ブロック２０を備えるこ
とによって、型締装ｊｉｌ１８が構成される、そのため
、大型の油圧シリンダ、または、大型のサーボモータの
必要な公知の型締装置に比較して、型締’ＡＭ自体が安
価となり、射出成形機１０が安価に生産できる。

また、複数の金型ユニット１４が、１つの射出成形Ｉａ
１０に併存され、射出成形機が公知の射出成形機の複数
台に相当する機能を持つため、１型当りの射出成形機の
価格が十分に安くなる。

そして、これらの相乗効果により、たとえば、図示のよ
うな？型用システムの射出成形機ｌＯにおいて、ｌ型当
りの射出成形機の価格が、公知の射出成形機の１／３程
度となる。

さらに、型締装置の型締ボックス２０に順次搬入される
複数、たとえば、３個の金型ユニット１４に対応したそ
れぞれの成形条件を予めプログラムしこのプログラムを
、継続して遂行可能にしておくとよい、このようなプロ
グラムによれば、各金型ユニットに応じた成形条件のも
とで、各金型ユニットによる射出成形が、反復継続して
繰り返され、射出成形が効率よく行なえる。

上述した実施例は、この発明を説明するためのものであ
り、この発明を何等限定するものでなくこの発明の技術
範囲内で変形、改造等の施されたものも全てこの発明に
包含されることはいうまでもない。

たとえば、実施例では、金型ユニッ）１４の型開き方向
が垂直方向となるように、射出装置ｌＯを構成している
が、型開き方向を水平方向としてもよい。

〔発明の効果〕

上記のようにこの発明によれば１塁締装置は。

金型ユニット、射出装置から分離され金型ユニットの嵌
合可能な固定寸法を望聞き方向に持つ型締ボックスを備
えて構成されている。

このような構成では、型締ボックスに嵌合した金型ユニ
ットに溶融材料を射出すれば、射出応力によって型締ボ
ックスにひずみが生じ、ひずみに比例した応力が、型締
力として、金型ユニットに作用する。そして、金型ユニ
ットとさほど大ささの違わない小さな型締ボックスによ
って大きな型締力が得られる。

そのため、型締？ｃ１が十分に小型化され、据付は面積
が減少し、射出成形機の小型軽量化が可能となる。また
、大型の油圧シリンダ、または、大型のサーボモータを
利用した公知の型締装置に比較して、型締装置自体が安
価となり、射出成形機が安価に生産できる。

そして、型締装置が金型ユニット、射出装置から分離し
て設けられた構成では、射出後のダイの冷却が、射出ス
テーションと別の位置で行なえる、そのため、先行する
金型ユニットの冷却中に、後続の金型ユニットを型締ボ
ックスに搬入して、溶融材料の射出の可能な射出成形機
が、容易に構成できる。

また、複数の金型ユニットが、１つの射出成形機に併存
され、射出成形機が公知の射出成形機の複数台に相当す
る機能を持つため、　　ｔｖ！当りの射出成形機の価・
格が十分に安くなる。

往復動可能な射出装置、型締装置の型締ボックスに金型
ユニットを交互に搬入出する型搬送装置および型開閉突
出装置に、この型締装置を組合せることによって、作業
効率の高い、小型軽量の射出成形機が容易に得られる。

また、この型締装置を使用することにより、溶融材料の
冷却を待つことなく、型締ボックスから金型ユニットを
搬出して、型開き、成形品のエジェクトを行なう射出成
形方法が可能となる。そのため、成形サイクルが、冷却
のタイムロスなしで連続的に行なえ、高い作業効率が得
られる。

特に、複数の金型ユニットに対応したそれぞれの成形条
件を予めプログラムし、このプログラムを、継続して遂
行可能とすれば、各金型ユニットに応じた成形条件のも
とで、各金型ユニットによる射出成形が反復継続して繰
り返される。そのため、射出成形が効率よく行なえる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第３図、第４図は、この発明に係る射出成形機
の概略正面図、左側面図および平面図、第２図は、この
発明に係る型締装置の概略斜視図、 第５図は、型開位置での、型開閉突出装置の概略正面図
である。 １０：射出射出機、！２，１３：ダイ、１４：金型ユニ
ット１５：キャビティ、１８＝射出装置、１８：型締装
置＋９：ｙ！！搬送装置、２０：型締ボックス、２２，
２３：型締ボックスの上下の端板、２４：型締ボックス
の連結ロッド、２８：ｙｆ！！搬送装置のスライドテー
ブル、３２：ベッド、３Ｂ：油溝、５０：射出装置本体
、５２：型開閉突出装置、５８二成形品。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）金型ユニット、射出装置から分離され、金型ユニ
   ットの嵌合可能な固定寸法を型開き方向に持つ型締ボッ
   クスを備えてなる型締装置。
2. （２）請求項１記載の型締装置を具備し、金型ユニット
   を型締装置の型締ボックスに搬入して、射出装置から溶
   融材料を射出した後、冷却を待つことなく、型締ボック
   スから搬出して、次の金型ユニットを型締ボックスに搬
   入可能に構成された射出成形機。
3. （３）往復動可能に構成され、前進したとき、金型ユニ
   ットに密着して、金型ユニットのキャビティに溶融材料
   を射出する射出装置と、 金型ユニット、射出装置から分離され金型ユニットの嵌
   合可能な固定寸法を型開き方向に持つ型締ボックスを備
   えた型締装置と、 複数の金型ユニットを積載し、型締装置の型締ボックス
   に金型ユニットを交互に搬入出するスライド可能な型搬
   送装置と、 型搬送装置から搬出された金型ユニットの型開閉、成形
   品のエジェクトを行なう型開閉突出装置と、 を具備した射出成形機。
4. （４）金型ユニット、射出装置から分離して設けられ、
   型開き方向に寸法の固定された型締ボックス内に、型閉
   後の金型ユニットを移し、 型締ボックス内の金型ユニットに、溶融材料を射出し、 溶融材料の冷却を待つことなく、型締ボックスから金型
   ユニットを搬出して、型開き、成形品のエジェクトを行
   なうとともに、 型締ボックスからの金型ユニットの搬出に連動して、後
   続の金型ユニットを型締ボックスに搬入し、先行する金
   型ユニットの冷却と並行して、後続の金型ユニットに溶
   融材料を射出する射出成形方法。
5. （５）型開き方向に寸法の固定された型締ボックス内に
   、型閉後の金型ユニットを移し、型締ボックス内の金型
   ユニットに射出した溶融材料の射出応力によって、型締
   ボックスを型開き方向にひずませ、ひずみに比例した応
   力を型締力として金型ユニットに作用させた射出成形方
   法。
6. （６）請求項１記載の型締装置の型締ボックスに順次搬
   入される複数の金型ユニットに対応したそれぞれの成形
   条件を予めプログラムし、それらのプログラムを継続的
   に遂行可能にしておこなう射出成形方法。